Una antena és una estructura aèria o metàl·lica que converteix el corrent elèctric en ones EM (electromagnètiques). S'utilitzen principalment per transmetre i rebre camps electromagnètics no ionitzants, que inclouen microones, ones de ràdio, radiació IR i llum visible. Les antenes estan disponibles en diferents tipus, mides i formes. Les antenes petites s'utilitzen al terrat de casa per veure la televisió, mentre que les antenes grans s'utilitzen per captar senyals de satèl·lits . De la mateixa manera, una antena de bucle en comunicació de ràdio és un transductor molt popular per les seves característiques úniques i per les seves aplicacions versàtils. Coneixent els conceptes bàsics i els beneficis d'aquesta antena, podem conèixer la seva importància dins dels sistemes de comunicació moderns. Per tant, aquest article ofereix una breu informació sobre antena de bucle , els seus tipus, funcionament i les seves aplicacions.
Què és una antena de bucle?
Una definició d'antena de bucle és; un tipus d'antena de ràdio que es forma amb una bobina de filferro o bucle doblegant-se en forma de bucle. El bucle d'aquesta antena transporta un corrent de radiofreqüència. El bucle de l'antena pot variar en forma, mida i orientació que influeixen en el rendiment de l'antena. El símbol d'antena de bucle es mostra a continuació.
L'eficiència de l'antena de bucle es determina principalment per les seves dimensions i la freqüència d'operació. Els tipus més petits són sensibles, especialment al component magnètic del camp electromagnètic, de manera que aquestes antenes es coneixen com a antenes de bucle magnètic. La característica d'aquesta antena els farà menys vulnerables a les interferències i al soroll elèctric, per la qual cosa és molt beneficiós per a aplicacions com les comunicacions de ràdio d'aficionats i la recepció de ràdio d'ona curta.
Disseny i funcionament d'antenes de bucle
Aquesta antena està dissenyada amb una bobina que transporta un corrent de radiofreqüència. Aquest bucle pot tenir qualsevol forma doblegant el cable en diferents formes, per tant formes d'antena de bucle són; rectangular, circular, quadrat, hexagonal o triangular segons la comoditat del dissenyador. El corrent en tota aquesta antena estarà dins de la fase i el camp magnètic és perpendicular al bucle complet que transporta el corrent.
Aquestes antenes funcionen normalment en funció del inducció electromagnètica principi que significa que sempre que hi ha energia de RF genera un camp magnètic altern, que al seu torn indueix un corrent dins del bucle, permetent així la transmissió (o) recepció de senyals. El corrent dins del bucle crearà un camp elèctric que emet energia com una ona electromagnètica permetent la comunicació per ràdio. El freqüència de l'antena de bucle oscil·la entre 300MHz i 3GHz. El rendiment d'aquesta antena es pot millorar mitjançant nombroses mesures com ara millores en la forma de l'antena i el material de construcció del bucle.
Les característiques de l'antena de bucle són les mateixes que els monopolis i els dipols, ja que són de baix cost i molt fàcils de construir. Aquestes antenes estan disponibles en diferents formes, encara que les característiques fonamentals del patró de radiació són principalment independents de la forma d'un bucle. De la mateixa manera que els monopols i els dipols, la longitud elèctrica afecta l'eficiència de l'antena, la mida elèctrica del bucle determinarà l'eficiència de l'antena.
Tipus d'antena de bucle
Hi ha diferents tipus d'antenes de bucle en funció de diferents factors com; la mida del bucle, configuració i orientació que es comenten a continuació.
Antenes de bucle petites
Tipus petits o magnètics
tenen una circumferència més petita que és < 1/10 de la longitud d'ona de la freqüència de funcionament. Aquests tipus d'antenes són molt compactes, de manera que s'utilitzen en aplicacions portàtils i instal·lacions amb espai limitat. Aquestes antenes poden donar un bon rendiment malgrat la seva petita mida; guany i eficiència de radiació, especialment quan s'ajusta a través d'un condensador.
Aquestes s'utilitzen principalment com a antenes receptores, encara que de vegades s'utilitzen per a la transmissió rarament malgrat la seva eficiència reduïda i els bucles de circumferència més petits. El millor exemple d'una antena de bucle més petita és una antena de ferrita o una antena de bucle que s'utilitza gairebé a les ràdios d'emissió AM. El patró de radiació d'aquestes antenes és més alt en les direccions del pla de bucle, per tant és perpendicular al màxim de bucles grans.
Antenes de bucle grans
Aquestes antenes també es coneixen com a bucles d'ona completa o antenes de bucle d'autoressonància on aquestes antenes tenen > 1/10a circumferència de la freqüència de funcionament. longitud d'ona . Aquestes antenes són molt eficients en comparació amb altres tipus d'antenes tant pel que fa a la transmissió com a la recepció. Aquestes antenes tenen un guany més gran en comparació amb les antenes de bucle petites.
Així, aquests es poden utilitzar en diverses aplicacions com; radiogoniometria, radioastronomia i comunicació a llarga distància. El patró de radiació d'aquesta antena és un patró de radiació de dos lòbuls a la seva obertura, amb un pic en ambdues direccions i les ressonàncies d'ona completa són perpendiculars al pla del bucle.
Antenes de bucle de múltiples voltes
Aquestes antenes tenen diverses voltes de filferro (o) un altre material conductor que augmenta la regió eficient del bucle. Aquestes antenes tenen un guany millorat i una major resistència a la radiació en comparació amb els bucles basats en una sola volta. Aquestes antenes s'utilitzen en diferents aplicacions com; trobar la direcció de la ràdio, la comunicació de baixa freqüència i la detecció de camp magnètic.
Antenes de bucle horitzontals
L'antena de bucle que està orientada horitzontalment es coneix com a antena de bucle horitzontal. Aquests tipus d'antenes també s'anomenen antenes d'ona cel·les que s'utilitzen habitualment per a la comunicació de llarg abast a causa de la seva capacitat per capturar senyals que es reflecteixen des de la ionosfera.
Antenes de bucle verticals
L'antena de bucle que està orientada verticalment es coneix com a antena de bucle vertical. Aquestes antenes són molt efectives mentre capten senyals d'ona terrestre. Aquest tipus d'antenes s'utilitzen sovint per a la recerca de la direcció i la comunicació de curt abast.
Patró de radiació
El patró de radiació de l'antena de bucle es mostra a continuació. El patró de radiació d'aquesta antena és similar a un horitzontal curt antena dipol . A la figura següent, es mostren molt clarament els patrons de radiació per a diversos angles de bucle. Les línies tangents a zero graus assenyalen la polarització vertical mentre que la línia a 90° assenyala la polarització horitzontal.
El polarització de l'antena de bucle està polaritzat horitzontalment o verticalment en funció de la posició de l'alimentació. La polarització horitzontal s'especifica al mig del costat horitzontal, mentre que la polarització vertical s'especifica al mig del costat vertical en funció de la forma de l'antena. En general, una antena de bucle petita és una polaritzada linealment, de manera que sempre que aquesta antena es troba a la part superior d'un receptor mòbil on l'o/p del receptor està connectat directament a un mesurador, es converteix en un gran buscador de direcció.
Avantatges i inconvenients
El avantatges de les antenes de bucle incloure el següent.
- La mida de l'antena de bucle és compacta i senzill de dissenyar, cosa que permet flexibilitat i portabilitat en la col·locació.
- Són de baix cost i no només es desajusten amb els moviments de la mà.
- Són capaços de funcionar a prop d'altres tipus d'antenes sense cap interferència.
- Aquestes antenes són lleugeres.
- És adequat per a aplicacions portàtils com la recerca de direcció, etc.
- Aquestes antenes estan disponibles en diferents varietats com; Antena Adcock, antena trèvol, bucle Alford, antena Bellini-Tosi i molts més.
- Aquestes antenes tenen bucles especialment petits que proporcionen nombrosos avantatges clau en la comunicació per ràdio, ja que presenten un soroll de camp elèctric baix i fan que siguin excel·lents per utilitzar-los en llocs d'alta interferència.
- Aquestes antenes mostren patrons de radiació direccionals i són molt útils en determinades situacions.
- Un petit bucle d'aquesta antena s'utilitza normalment com a dipol magnètic.
- Aquesta antena té propietats direccionals.
- En aquesta antena, l'EMF induït al voltant del bucle de l'antena ha de ser equivalent només a la variació entre les dues cares verticals.
- El patró de radiació d'aquesta antena no depèn de la forma del bucle.
- Els corrents es troben en fases i magnituds similars a tot el bucle de l'antena.
El desavantatges de l'antena de bucle incloure el següent.
- L'eficiència de transmissió del bucle de l'antena és extremadament pobre.
- Aquesta antena no és adequada per a altes freqüències.
- Els dos nuls del patró d'aquesta antena poden provocar 180 graus d'ambigüitat.
- Aquestes antenes tenen un guany pobre, difícils de sintonitzar i són de banda extremadament estreta.
- Tenen una portabilitat reduïda.
- Les antenes de bucle com a buscadors de direcció no són capaços de distingir entre un coixinet del transmissor llunyà i el seu coixinet mutu
- L'eficiència de les antenes amb bucles petits és deficient, de manera que s'utilitzen a freqüències més baixes com a antenes receptores.
- Les antenes amb llaços petits tenen valors de resistència a la radiació extremadament baixos, per la qual cosa hi ha una pèrdua de potència en forma de calor a causa de l'alt nivell de flux de corrent.
Aplicacions/Usos
Els usos o aplicacions de les antenes de bucle inclouen els següents.
- Aquestes antenes s'utilitzen sense fil sistemes de comunicació M'agrada xarxes de sensors sense fil (WSN), transferència d'energia sense fil (WPT) sistemes i RFID sistemes.
- Aquestes antenes s'utilitzen en un ampli espectre d'aplicacions.
- S'utilitzen en sistemes receptors d'emissió i per a la ràdio AM, serveixen com a antenes integrades.
- Les antenes de bucle grans s'utilitzen en equips de cerca de direcció en receptors d'avions i sistemes RFID de baixa freqüència.
- S'utilitzen en receptors HF, MF i d'ona curta.
- Aquestes antenes s'utilitzen en transmissors UHF.
- Aquestes antenes s'utilitzen per rebre ones d'alta freqüència dins dels receptors de ràdio.
- S'utilitzen per a la recepció del senyal d'emissió dins de les bandes d'ona llarga i d'ona mitjana.
- Aquestes antenes són molt populars a la comunitat de radioaficionats per a l'ús de la banda d'alta freqüència.
- Aquestes antenes s'utilitzen en dispositius sense fil de curt abast i sistemes RFID amb l'augment de la comunicació sense fil i Internet de les coses (IoT).
Així, això és una visió general de l'antena de bucle , funcionament, tipus, avantatges, inconvenients i les seves aplicacions. Aquestes antenes són dispositius de comunicació de ràdio flexibles que són coneguts per les seves propietats direccionals, versatilitat, resistència a interferències elèctriques i mida compacta. Aquestes antenes funcionen basades en la inducció electromagnètica i s'utilitzen en sistemes de comunicació moderns, comunicació per ràdio, detecció de ràdio, recepció de ràdio d'ona curta, etc. Aquí teniu una pregunta: què és una antena dipol?
